專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，尤其涉及使用焊料將半導(dǎo)體芯片接合到頂料 板上而構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在具備功率晶體管或功率IC等半導(dǎo)體芯片的功率用半導(dǎo)體裝置中， 例如專利文獻(xiàn)l所示，在引線架的頂料板(隔離島(island)也是相同的) 上固定半導(dǎo)體芯片時，使用焊料進(jìn)行其接合(小片接合)。圖7A及圖7B是用于說明使用焊料將半導(dǎo)體芯片小片接合于由Cu合 金等形成的頂料板上時的問題點(diǎn)的模式圖。在此，圖7A表示為進(jìn)行基于 焊料的接合而將各部件以加熱狀態(tài)層疊的樣子，圖7B表示使用焊料進(jìn)行 的半導(dǎo)體芯片和頂料板的接合結(jié)束、且溫度降低到規(guī)定溫度時的樣子。形成半導(dǎo)體芯片(Si芯片)101的Si在進(jìn)行基于焊料102的接合的溫 度范圍(例如室溫 35(TC的范圍內(nèi))內(nèi)，其熱膨脹系數(shù)小到例如3 4ppm/K，因此，即使焊料接合后溫度降低，收縮所引起的變形(撓曲)也 不那么大。另一方面，形成頂料板103的Cu合金在進(jìn)行基于焊料102的 接合的溫度范圍內(nèi)，其熱膨脹系數(shù)具有高達(dá)例如17ppm/K左右的熱膨脹系 數(shù)，因此，當(dāng)焊料接合后溫度降低時，如圖7B所示，產(chǎn)生大的撓曲。因 此，在使用焊料102對半導(dǎo)體芯片101進(jìn)行小片接合后，因頂料板103的 撓曲而會對半導(dǎo)體芯片101作用應(yīng)力，從而使半導(dǎo)體芯片101產(chǎn)生裂紋等 損傷。為解決這樣的問題，目前是在進(jìn)行半導(dǎo)體芯片和頂料板的接合時，加 厚焊料的厚度來進(jìn)行二者的接合。據(jù)此，利用焊料層可降低因頂料板和半 導(dǎo)體芯片的收縮率不同而產(chǎn)生的對半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力，從而可減輕半導(dǎo)體 芯片的損傷。另外，為防止半導(dǎo)體芯片的損傷，有時也加厚頂料板的厚度來進(jìn)行半導(dǎo)體芯片和頂料板的焊料接合。據(jù)此，可降低因焊料接合后的溫 度降低而產(chǎn)生的頂料板的撓曲，從而可降低作用于半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力。但是，近年來有將半導(dǎo)體裝置的封裝小型化的傾向，今后若考慮向使 用厚度薄的引線架形成的薄型的封裝型半導(dǎo)體裝置的發(fā)展，則加厚頂料板 的厚度的現(xiàn)有方法隨著引線架的厚度增加，不能說是最佳的方法。另外， 在為加厚頂料板的厚度而加厚引線架的厚度的情況下，引線架難以彎曲 等，從而也產(chǎn)生形成半導(dǎo)體裝置的作業(yè)變困難等問題。另外，在通過加厚接合半導(dǎo)體芯片和頂料板時的焊料層厚度來降低作 用于半導(dǎo)體芯片上的應(yīng)力的方法的情況下，難以控制厚度，從而焊料層的 厚度產(chǎn)生偏差。該情況下，當(dāng)減薄焊料的厚度時，不能緩解因頂料板的變 形而產(chǎn)生的對半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片損傷。因此，加厚 焊料層的厚度來防止半導(dǎo)體芯片損傷的方法的可靠性低，不能說是好的方 法。發(fā)明內(nèi)容考慮以上問題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種使用焊料將半導(dǎo)體芯片 接合于頂料板上的半導(dǎo)體裝置，其能夠以高的精度降低半導(dǎo)體芯片的損 傷，同時能夠?qū)⒎庋b薄型化。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體芯片；頂料板，其通過焊料接合并搭載所述半導(dǎo)體芯片；多條引線，其與所述半 導(dǎo)體芯片電導(dǎo)通；應(yīng)力緩和層，其設(shè)于所述頂料板的搭載所述半導(dǎo)體芯片 的面的背面，緩和作用于所述半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力；密封體，其至少密封所 述半導(dǎo)體芯片。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用焊料將半導(dǎo)體芯片接合于頂料板上時，可通過應(yīng) 力緩和層來降低因接合后的冷卻而導(dǎo)致頂料板收縮產(chǎn)生的頂料板的撓曲。 而且，在采用該結(jié)構(gòu)的情況下，與為降低頂料板的撓曲而加厚頂料板自身 的厚度的方法相比，可將封裝型半導(dǎo)體裝置薄型化。另外，由于通過在頂 料板的背面設(shè)置應(yīng)力緩和層來降低作用于半導(dǎo)體芯片上的應(yīng)力，故與為降 低作用于半導(dǎo)體芯片上的應(yīng)力而加厚將半導(dǎo)體芯片和頂料板接合的焊料 層的情況相比，能夠高精度地降低作用于半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力。另外，本發(fā)明在上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的基礎(chǔ)上，也可以如下構(gòu)成， 所述應(yīng)力緩和層經(jīng)由焊料層接合于所述頂料板的所述背面。該情況下，由 于將半導(dǎo)體芯片和頂料板、及頂料板和應(yīng)力緩和層接合的接合劑是相同 的，故半導(dǎo)體裝置的制造工藝不繁雜。另外，本發(fā)明在上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的基礎(chǔ)上，優(yōu)選如下構(gòu)成，所 述應(yīng)力緩和層由熱膨脹系數(shù)比形成所述頂料板的主材料的熱膨脹系數(shù)小 的材料構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，應(yīng)力緩和層降低因焊料接合后的冷卻導(dǎo)致的頂 料板收縮而產(chǎn)生的頂料板的撓曲，從而可降低作用于半導(dǎo)體芯片上的應(yīng) 力。另外，本發(fā)明在上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的基礎(chǔ)上，優(yōu)選如下構(gòu)成，所 述應(yīng)力緩和層由熱膨脹系數(shù)與形成所述半導(dǎo)體芯片的主材料的熱膨脹系 數(shù)相同或接近的材料構(gòu)成。該情況下，能夠更有效地降低因接合后的冷卻 導(dǎo)致的頂料板收縮而產(chǎn)生的頂料板的撓曲。因此，能夠更有效地降低作用 于半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力。另外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另一方面的半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體芯片；頂料板，其經(jīng)由焊料層接合并搭載所述半導(dǎo)體芯片；多條引線，其 與所述半導(dǎo)體芯片電導(dǎo)通；應(yīng)力緩和層，其設(shè)于所述焊料層上，由熱膨脹 系數(shù)比形成所述頂料板的主材料的熱膨脹系數(shù)小且與形成所述半導(dǎo)體芯 片的主材料的熱膨脹系數(shù)相同或接近的材料構(gòu)成；密封體，其至少密封所 述半導(dǎo)體芯片。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用焊料將半導(dǎo)體芯片接合于頂料板時，可通過應(yīng)力緩和層來降低由接合后的冷卻引起的因頂料板和半導(dǎo)體芯片的收縮率的不同而產(chǎn)生的對半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力。而且，在該結(jié)構(gòu)的情況中，與為降低頂料板的撓曲而加厚頂料板自身的厚度的方法相比，可將封裝型半導(dǎo)體裝置薄型化。另外，由于為在焊料層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層的結(jié)構(gòu)，故與為降 低作用于半導(dǎo)體芯片上的應(yīng)力而加厚將半導(dǎo)體芯片和頂料板接合的焊料層的情況相比，可高精度地降低作用于半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力。另外，在該結(jié) 構(gòu)的情況中，由于將應(yīng)力緩和層配置于與半導(dǎo)體芯片相同的一面?zhèn)?，故?導(dǎo)體裝置的制造容易。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在使用焊料將半導(dǎo)體芯片接合于頂料板的半導(dǎo)體裝置中，可不加厚引線架(含有頂料板)及焊料層的厚度而通過應(yīng)力 緩和層來降低作用于半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力。因此，可提供半導(dǎo)體芯片上難以 產(chǎn)生裂紋等損傷的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。另外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝 置，由于可以以減薄搭載半導(dǎo)體芯片的頂料板的厚度的結(jié)構(gòu)來降低半導(dǎo)體 芯片的損傷，故容易展開封裝型半導(dǎo)體裝置的小型 薄型化。


圖1是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的概略俯視圖；圖2是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖，是圖1 的II-II位置的剖面圖；圖3是表示制造第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置時所使用的引線架的結(jié)構(gòu) 的概略俯視圖；圖4是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的變形例的圖；圖5是圖4的V-V位置的剖面圖；圖6是表示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖；圖7A是用于說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的問題點(diǎn)的圖，是為進(jìn)行基于焊料的接合而將各部件以加熱狀態(tài)層疊的示意圖；圖7B是用于說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的問題點(diǎn)的圖，是基于焊料而進(jìn)行的半導(dǎo)體芯片和頂料板的接合結(jié)束、且溫度降低到規(guī)定溫度時的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。需要說明的是，在此所示的 實(shí)施方式是一個示例，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置不限于在此所示的實(shí)施方式。 (第一實(shí)施方式)首先，參照圖1、圖2及圖3說明本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第一實(shí)施方式。 圖1是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的概略俯視圖。另外，圖1 是從搭載半導(dǎo)體芯片的一側(cè)看到的半導(dǎo)體裝置的圖，為便于說明，將密封 半導(dǎo)體芯片等的密封用樹脂作為透明結(jié)構(gòu)來進(jìn)行描繪。另外，圖2是表示 第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖，是圖1的II-II位置的剖面圖。圖3是表示制造第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置時使用的引線架的結(jié)構(gòu) 的概略俯視圖。第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1是作為表面安裝型封裝之一種的所謂的具有四側(cè)引腳扁平封裝(Quad Flat Package: QFP)的半導(dǎo)體裝置。如圖1 及圖2所示，半導(dǎo)體裝置1具備半導(dǎo)體芯片2、頂料板3、內(nèi)引線4、外引 線5、應(yīng)力緩和層6、密封體7。半導(dǎo)體芯片2由俯視看大致呈矩形的硅襯底構(gòu)成，在其表面置入有例 如功率IC。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體芯片2的厚度例如為300pm左右。 該半導(dǎo)體芯片2與頂料板3接合并搭載于其上。頂料板3形成為俯視看大致呈矩形，其平面尺寸形成為比半導(dǎo)體芯片 2大。如上所述，該頂料板3是接合并搭載半導(dǎo)體芯片2的部分，對在制 造半導(dǎo)體裝置1時所使用的引線架IO進(jìn)行沖裁而形成。另外，從頂料板3 的四個角延伸出支承棒11，頂料板3以被該支承棒U支承的狀態(tài)相對于 引線架IO的其它部分下偏移。因此，在半導(dǎo)體裝置l中，如圖2所示， 頂料板3配置于比內(nèi)引線4更向下的位置。另外，形成頂料板3等的引線 架10例如由Cu合金構(gòu)成。另外，頂料板3的厚度例如為100 150u m 左右。半導(dǎo)體芯片2和頂料板3的接合使用焊料進(jìn)行，在半導(dǎo)體芯片2和頂 料板3之間有焊料層8存在。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，作為焊料， 例如使用高溶點(diǎn)焊料(Pb—5XSn)，但當(dāng)然也可以使用其它組成的焊料(例 如無鉛焊料等)。內(nèi)引線4以包圍頂料板3的方式設(shè)置多個，例如經(jīng)由金線這樣的金屬 細(xì)線9與半導(dǎo)體芯片2的上面形成的端子焊盤電連接。外引線5與內(nèi)引線 4連接，從密封體7的側(cè)面延伸向外部。外引線5為將其局部彎曲的狀態(tài)， 由此，可在印刷線路板(未圖示)上進(jìn)行表面安裝。應(yīng)力緩和層6具有在將半導(dǎo)體芯片2和頂料板3進(jìn)行焊料接合時緩解 因半導(dǎo)體芯片2和頂料板3的熱收縮率不同而產(chǎn)生的對半導(dǎo)體芯片2的應(yīng) 力的功能。該應(yīng)力緩和層6使用焊料接合于頂料板3的接合半導(dǎo)體芯片2 的面的背面?zhèn)?。因此，在頂料?和應(yīng)力緩和層6之間有焊料層8存在。 在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1中，應(yīng)力緩和層6使用42合金材料(Fe—42^Ni合金)形成，其厚度例如為100 150ym左右。另外，在本實(shí)施方式中，應(yīng)力緩和層6與頂料板3接合的接合面的大 小和半導(dǎo)體芯片2與頂料板3接合的接合面的大小大致相等，但不限于此， 可適當(dāng)變更。即，通過配置應(yīng)力緩和層6，在降低對半導(dǎo)體芯片2的應(yīng)力 的范圍內(nèi)，應(yīng)力緩和層6的與頂料板3接合的接合面的大小可以適當(dāng)變更。密封體7例如由環(huán)氧樹脂等密封用樹脂構(gòu)成，保護(hù)半導(dǎo)體芯片2不受 外界的氛圍氣(氣體、水分、垃圾等)的影響。在半導(dǎo)體裝置1中，密封 體7將半導(dǎo)體芯片2、頂料板3以及內(nèi)引線4包覆，對于應(yīng)力緩和層6， 使其底面與密封體7的底面成一個面而露出。這樣，之所以使應(yīng)力緩和層 6的底面露出，是考慮將半導(dǎo)體芯片2的發(fā)熱通過頂料板3及應(yīng)力緩和層 7容易地排出等。特別是在功率IC等功率類半導(dǎo)體芯片2中，由于驅(qū)動時 的發(fā)熱量較大，故優(yōu)選設(shè)置使熱散到外部的結(jié)構(gòu)。下面，對如上構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置l的制造方法進(jìn)行說明。需要說明的 是，在此所示的半導(dǎo)體裝置1的制造方法是一例，半導(dǎo)體裝置1當(dāng)然也可 以通過其它制造方法來制造。首先，通過沖壓加工形成圖3所示形狀的引線架10。在引線架10中， 3是頂料板，4是內(nèi)引線，5是外引線，ll是支承棒，12是位于內(nèi)引線4 和外引線5之間的支承這些引線組的系桿(tiebar)。當(dāng)通過沖壓加工來形 成這些各部分時，將由支承棒11支承的頂料板3壓下規(guī)定量，使得在形 成封裝型的半導(dǎo)體裝置1之際，應(yīng)力緩和層6的底面與密封體7的底面成 為同一面并露出。之后，向加工成規(guī)定形狀而成為應(yīng)力緩和層6的42合金材料的上面 (與頂料板3接合的面)供給焊料，進(jìn)行加熱(例如35(TC左右)而形成 溶融焊料。然后，自其上將引線架10按照使頂料板3與形成應(yīng)力緩和層6 的42合金材料重合的方式配置在規(guī)定的位置，進(jìn)行加壓等，將頂料板3 和42合金材料固定。然后，在加熱的狀態(tài)下，向頂料板3的上表面(與42合金材料固定 的面的背面)供給焊料，形成溶融焊料。然后，在溶融焊料上面配置半導(dǎo) 體芯片2，并進(jìn)行加壓等而固定。之后，將其冷卻到規(guī)定的溫度。由此進(jìn) 行半導(dǎo)體芯片2和頂料板3的接合、及頂料板3和應(yīng)力緩和層6的接合。需要說明的是，采用了上述焊料的接合是例如在氮?dú)夥諊鷼庵羞M(jìn)行的。然后，將形成于半導(dǎo)體芯片2的上面的端子焊盤和內(nèi)引線4用金屬細(xì) 線9電連接。然后，利用例如采用了注塑模的傳遞模塑法，用密封用樹脂 將半導(dǎo)體芯片2、頂料板3、內(nèi)引線4、以及應(yīng)力緩和層6 (準(zhǔn)確地說是就 應(yīng)力緩和層6而言，如上所述，其底面未由樹脂覆蓋)覆蓋，形成密封體 7。最后，將自系桿12或密封體7突出的支承棒11等中的不需要的部分 切斷除去，同時與內(nèi)引線4連接，并將位于密封體7外側(cè)的外引線5彎曲 成規(guī)定的形狀，完成半導(dǎo)體裝置1的組裝。需要說明的是，以上為使用焊料來接合形成應(yīng)力緩和層6的42合金 材料的結(jié)構(gòu)，但也可以使用焊料以外的金屬在高溫下進(jìn)行接合。另外，根 據(jù)情況，也可以在形成引線架10的時刻，通過焊接或超聲波接合等將應(yīng) 力緩和層6安裝于頂料板3上。但是，由于半導(dǎo)體裝置1為將半導(dǎo)體芯片 2和頂料板3用焊料接合的結(jié)構(gòu)，故如本實(shí)施方式，對于頂料板3和應(yīng)力 緩和層6的接合，使用焊料進(jìn)行接合具有制造容易等的優(yōu)點(diǎn)，故優(yōu)選之。下面，對半導(dǎo)體裝置1的作用進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置 l中，如上所述，將頂料板3的厚度減薄形成至100 150um左右。該情 況下，由于形成頂料板3的Cu合金的熱膨脹系數(shù)在通過焊料進(jìn)行接合的 溫度范圍(例如室溫 350。C以下)內(nèi)具有高達(dá)約17ppm/K的值，因此， 在進(jìn)行了半導(dǎo)體芯片2的采用焊料的小片接合后，頂料板3因熱吸收而容 易產(chǎn)生大的撓曲。這一點(diǎn)上，在半導(dǎo)體裝置1中，在頂料板3的形成半導(dǎo)體芯片2的面 的背面?zhèn)刃纬捎?2合金材料構(gòu)成的應(yīng)力緩和層6，該應(yīng)力緩和層6的熱膨 脹系數(shù)在進(jìn)行焊料接合的溫度范圍(例如室溫 35(TC)內(nèi)例如為5 7ppm/K。該應(yīng)力緩和層6的熱膨脹系數(shù)與形成半導(dǎo)體芯片2的主原料、即 Si的熱膨脹系數(shù)(例如3 4ppm/K)接近，比形成頂料板3的主材料、即 Cu合金的熱膨脹系數(shù)小許多。因此，應(yīng)力緩和層6在進(jìn)行焊接后，其變 形也小，從而可降低頂料板3的撓曲。由此可降低對半導(dǎo)體芯片2作用的 應(yīng)力。另外，在半導(dǎo)體裝置l中，為在頂料板3的設(shè)置半導(dǎo)體芯片2的面的背面另外設(shè)置應(yīng)力緩和層6的結(jié)構(gòu)。因此，與通過加厚接合半導(dǎo)體芯片2 和頂料板3的焊料層的厚度來降低作用于半導(dǎo)體芯片2的應(yīng)力的結(jié)構(gòu)的情 況(該情況下，如上所述，難以高精度地形成焊料層的厚度)相比，能夠 高精度地降低作用于半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力。另外，為了通過加厚頂料板3 (引線架IO)的厚度來降低因焊料接合 而產(chǎn)生的對半導(dǎo)體芯片2的應(yīng)力，需要將頂料板3的厚度作成例如500U m左右。另一方面，在采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1的情況下，當(dāng)將頂 料板3的厚度作成例如100 150Pm左右時，通過將應(yīng)力緩和層6的厚度 作成例如100 150 u m左右，可有效地降低作用于半導(dǎo)體芯片2上的應(yīng)力。 因此，半導(dǎo)體裝置1雖然為另外設(shè)置應(yīng)力緩和層6的結(jié)構(gòu)，但與通過加厚 頂料板的厚度來降低半導(dǎo)體芯片的損傷的結(jié)構(gòu)相比，可薄型化。即，半導(dǎo) 體裝置1能夠以降低半導(dǎo)體芯片2的損傷的結(jié)構(gòu)來應(yīng)對封裝型半導(dǎo)體裝置 的薄型化。另外，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1中，由于可減薄頂料板3， 故引線架IO也可以減薄，且引線架IO彎曲等的作業(yè)性也良好。另外，在以上所示的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置l中，為應(yīng)力緩和層 6的底面與密封體7的底面為同一面并露出的結(jié)構(gòu)，但不限于此，對于應(yīng) 力緩和層6，也可以是與半導(dǎo)體芯片2、頂料板3、及內(nèi)引線4一起由密封 體7包覆的結(jié)構(gòu)。下面，參照附圖進(jìn)行如下說明。圖4及圖5是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1的變形例的圖，圖4 是從半導(dǎo)體芯片2側(cè)看到的半導(dǎo)體裝置的概略俯視圖，圖5是表示圖4的 V-V位置的剖面的概略剖面圖。為便于說明，圖4中將密封半導(dǎo)體芯片等 的密封用樹脂作為透明的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描繪。另外，圖4中，為便于說明，省 略了將半導(dǎo)體芯片2和內(nèi)引線4電連接的金屬細(xì)線9 (參照圖1)。如圖4及圖5所示，在應(yīng)力緩和層6也被密封體7包覆的情況下，如 第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置l，可從密封體7的底面進(jìn)行散熱?？紤]這一 點(diǎn)，設(shè)置俯視看大致呈矩形的從頂料板3延伸到密封體7的外側(cè)的延伸部 13，通過該延伸部13可進(jìn)行向印刷線路板(未圖示)的熱擴(kuò)散。圖4及圖5所示的半導(dǎo)體裝置中，頂料板3與第一實(shí)施方式1的半導(dǎo) 體裝置1不同，其相對于其它引線架不下偏移地形成。因此，不像半導(dǎo)體 裝置1那樣設(shè)置支承棒11。但是，在圖4及圖5中所示的作為變形例的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)然也可以設(shè)置支承棒ll，并使頂料板3適當(dāng)下偏移。另外，構(gòu)成以上所示的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1的部件的材料是 之一例，在不脫離本發(fā)明目的的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。例如作為用于制造半導(dǎo)體裝置1的引線架10的材料，也可以不是Cii合金而是Cu等。另 外，作為應(yīng)力緩和層6的材料，不限于42合金材料，只要是熱膨脹系數(shù) 比形成頂料板3的主材料(在半導(dǎo)體裝置1中為Qi合金)的熱膨脹系數(shù) 低的材料，則也可以為其它材料。但優(yōu)選熱膨脹系數(shù)與形成半導(dǎo)體芯片2 的主材料(在半導(dǎo)體裝置1中為Si)的熱膨脹系數(shù)相等或與之接近的材料。 即，也可以將例如科瓦鐵鎳鈷合金材料(鐵中配合了鎳、鈷的合金；成分 比例按重量％為Ni29%、 Co 17%、 Si 0.2%、 Mn0.3%、 Fe53.5%)或 硅(Si)等用作應(yīng)力緩和層6的材料。 (第二實(shí)施方式)下面，對本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6是表示第 二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。對第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體 裝置51進(jìn)行說明時，與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1重復(fù)的部分使用同 一符號，沒有特別需要說明時，省略其說明。第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51也與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1相 同，是具有四側(cè)引腳扁平封裝(QFP)的半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置51具備 半導(dǎo)體芯片2、頂料板3、內(nèi)引線4、外引線5、應(yīng)力緩和層6、密封體7。 半導(dǎo)體芯片2和內(nèi)引線4經(jīng)由金線這樣的金屬細(xì)線9電連接。內(nèi)引線4與 從密封體7的側(cè)面延伸向外部的外引線5連接，外引線5為其局部彎曲的 狀態(tài)。在第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51中，與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置1 的結(jié)構(gòu)不同，應(yīng)力緩和層6不是配置于頂料板3的搭載半導(dǎo)體芯片2的面 的背面?zhèn)龋桥渲糜谂c搭載半導(dǎo)體芯片2的面相同的一面?zhèn)?。即，?jīng)由 焊料層8在頂料板3的上面接合配置應(yīng)力緩和層6，并經(jīng)由焊料層8在應(yīng) 力緩和層6的上面接合配置半導(dǎo)體芯片2。另外，在半導(dǎo)體裝置51中，頂料板3相對于內(nèi)引線4下偏移，其底 面成為與密封體7的底面相同的面。即，頂料板3的底面處于露出的狀態(tài)， 由此，容易將半導(dǎo)體芯片2的發(fā)熱散去。下面，對半導(dǎo)體裝置51的制造方法進(jìn)行說明。需要說明的是，在此 所示的半導(dǎo)體裝置51的制造方法是之一例，當(dāng)然，半導(dǎo)體裝置51也可以利用其它制造方法來制造。首先，準(zhǔn)備用于制造半導(dǎo)體裝置51的引線架。引線架的形狀與第一 實(shí)施方式的引線架10 (參照圖3)相同。但是，由支承棒11支承的頂料 板3在形成封裝型的半導(dǎo)體裝置51時壓下規(guī)定量，使得頂料板3的底面 與密封體7的底面成為同一面并露出。之后，向引線架10的頂料板3供給焊料，進(jìn)行加熱(例如350'C左右) 而形成溶融焊料。然后，自其上開始配置形成應(yīng)力緩和層6的42合金材 料，進(jìn)行加壓等，將頂料板3和42合金材料固定。然后，在加熱的狀態(tài) 下，向形成應(yīng)力緩和層6的42合金材料的上面供給焊料，形成溶融焊料。 然后，在溶融焊料上面配置半導(dǎo)體芯片2，并進(jìn)行加壓等而將其固定。在將半導(dǎo)體芯片2固定后，將其冷卻到規(guī)定的溫度。由此，在焊料層 8上設(shè)置了應(yīng)力緩和層6的狀態(tài)下將半導(dǎo)體芯片2與頂料板3接合。需要 說明的是，上述的采用焊料的接合是例如在氮?dú)夥諊鷼庵羞M(jìn)行的。然后，將形成于半導(dǎo)體芯片2的上面的端子焊盤和內(nèi)引線4用金屬細(xì) 線9電連接。然后，利用例如采用了注塑模的傳遞模塑法，用密封用樹脂 將半導(dǎo)體芯片2、頂料板3 (準(zhǔn)確地說是就頂料板3而言，如上所述，其 底面未由樹脂覆蓋)、內(nèi)引線4、以及應(yīng)力緩和層6覆蓋，形成密封體7。最后，將自系桿12或密封體7突出的支承棒11等中的不需要的部分 切斷除去，同時與內(nèi)引線4連接，并將位于密封體7外側(cè)的外引線5彎曲 成規(guī)定的形狀，完成半導(dǎo)體裝置51的組裝。下面，對半導(dǎo)體裝置51的作用進(jìn)行說明。在半導(dǎo)體裝置51中，在將 半導(dǎo)體芯片2和頂料板3接合的焊料層8之間設(shè)有應(yīng)力緩和層6。而且， 該應(yīng)力緩和層6由熱膨脹系數(shù)接近形成半導(dǎo)體芯片2的主原料即Si的熱膨 脹系數(shù)、且比形成頂料板3的主原料即Cu合金的熱膨脹系數(shù)小許多的42 合金材料構(gòu)成。因此，在半導(dǎo)體裝置51中，當(dāng)在頂料板3上接合并搭載 半導(dǎo)體芯片2時，應(yīng)力緩和層6緩解因半導(dǎo)體芯片2的熱收縮率和頂料板 3的熱收縮率之差而產(chǎn)生的對半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力，從而可防止半辱體芯片 2的損傷。另外，在半導(dǎo)體裝置51中，在將半導(dǎo)體芯片2和頂料板3接合的焊 料層8上設(shè)有應(yīng)力緩和層6。因此，與通過加厚將半導(dǎo)體芯片2和頂料板 3接合的焊料層的厚度來降低作用于半導(dǎo)體芯片2上的應(yīng)力的結(jié)構(gòu)的情況 相比，能夠高精度地降低作用于半導(dǎo)體芯片上的應(yīng)力。另外，為了通過加厚頂料板3 (引線架IO)的厚度來降低因焊料接合 而產(chǎn)生的對半導(dǎo)體芯片2的應(yīng)力，需要將頂料板的厚度作成例如500 um 左右。另一方面，在釆用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51的情況下，當(dāng)將頂 料板3的厚度作成例如100 150um左右時，通過將應(yīng)力緩和層6的厚度 作成例如100 150ym左右，可有效地降低作用于半導(dǎo)體芯片2上的應(yīng)力。 因此，半導(dǎo)體裝置51雖然為另外設(shè)置應(yīng)力緩和層6的結(jié)構(gòu)，但與通過加 厚頂料板的厚度來降低半導(dǎo)體芯片的損傷的結(jié)構(gòu)相比，可薄型化。即，半 導(dǎo)體裝置51能夠以降低半導(dǎo)體芯片2的損傷的結(jié)構(gòu)來應(yīng)對封裝型半導(dǎo)體 裝置的薄型化。另外，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51中，由于可減薄頂 料板3，故引線架10也可以減薄，且引線架10的彎曲等的作業(yè)性也良好。另外，在第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置51中，將頂料板3的底面作成 與密封體7的底面為同一面，使頂料板3的底面露出，但對于頂料板3而 言，也可以為與半導(dǎo)體芯片2、內(nèi)引線、及應(yīng)力緩和層6—起由密封體7 包覆的結(jié)構(gòu)。該情況下，作為第一實(shí)施方式的變形例，與表示其結(jié)構(gòu)的圖 4及圖5的半導(dǎo)體裝置相同，為使散熱優(yōu)良，也可以將延伸部13自頂料板 3延伸出來，由此進(jìn)行散熱。另外，在半導(dǎo)體裝置51中，作為構(gòu)成應(yīng)力緩和層6的材料而使用42 合金材料，但不限于此。作為應(yīng)力緩和層6的材料，優(yōu)選熱膨脹系數(shù)比形 成頂料板3的主材料(例如Cu合金、Cu等)的熱膨脹系數(shù)低、且與形成 半導(dǎo)體芯片2的主材料(例如Si)的熱膨脹系數(shù)相同或與之接近的材料。 作為這種材料，可舉出例如科瓦鐵鎳鈷合金材料、硅等。另外，在以上所示的第一及第二實(shí)施方式中，以具有四側(cè)引腳扁平封 裝(QFP)的半導(dǎo)體裝置為例進(jìn)行了說明。但本發(fā)明不限于此，在不脫離 本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)，也可以廣泛應(yīng)用于具有其它封裝構(gòu)造的半導(dǎo)體裝 置。艮卩，例如也可以廣泛應(yīng)用于例如SOP (Small Outline Package)、 SOJ (Small Outline J-lead package ) 、 SON (Small Outline Non-lead package )、QFJ (Quad Flat J-lead package)、 QFN (Quad Flat Non-lead package)等表面安裝型的封裝型半導(dǎo)體裝置、引線插入型的封裝型半導(dǎo)體裝置等。根據(jù)本發(fā)明，可提供半導(dǎo)體芯片上難以產(chǎn)生裂紋等損傷的高可靠性的 封裝型半導(dǎo)體裝置。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于可通過減薄搭載半導(dǎo)體芯片 的頂料板的厚度的結(jié)構(gòu)來降低半導(dǎo)體芯片的損傷，故容易展開封裝型半導(dǎo) 體裝置的小型，薄型化。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置作為封裝型半導(dǎo)體裝 置是非常有用的。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體裝置，包括半導(dǎo)體芯片；頂料板，其通過焊料接合并搭載所述半導(dǎo)體芯片；多條引線，其與所述半導(dǎo)體芯片電導(dǎo)通；應(yīng)力緩和層，其設(shè)于所述頂料板的搭載所述半導(dǎo)體芯片的面的背面，緩和作用于所述半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力；以及密封體，其至少密封所述半導(dǎo)體芯片。
2、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述應(yīng)力緩和層經(jīng)由焊料層接合于所述頂料板的所述背面。
3、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述應(yīng)力緩和層由熱膨脹系數(shù)比形成所述頂料板的主材料的熱膨脹系數(shù)小的材料構(gòu)成。
4、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述應(yīng)力緩和層由熱膨 脹系數(shù)比形成所述頂料板的主材料的熱膨脹系數(shù)小的材料構(gòu)成。
5、 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述應(yīng)力緩和層由熱膨 脹系數(shù)與形成所述半導(dǎo)體芯片的主材料的熱膨脹系數(shù)相同或接近的材料 構(gòu)成。
6、 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述應(yīng)力緩和層由熱膨 脹系數(shù)與形成所述半導(dǎo)體芯片的主材料的熱膨脹系數(shù)相同或接近的材料 構(gòu)成。
7、 一種半導(dǎo)體裝置，包括-半導(dǎo)體芯片；頂料板，其經(jīng)由焊料層接合并搭載所述半導(dǎo)體芯片； 多條引線，其與所述半導(dǎo)體芯片電導(dǎo)通；應(yīng)力緩和層，其設(shè)于所述焊料層上，由熱膨脹系數(shù)比形成所述頂料板 的主材料的熱膨脹系數(shù)小且與形成所述半導(dǎo)體芯片的主材料的熱膨脹系 數(shù)相同或接近的材料構(gòu)成；以及密封體，其至少密封所述半導(dǎo)體芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其具備半導(dǎo)體芯片；頂料板，其通過焊料接合并搭載半導(dǎo)體芯片；多條引線，其與半導(dǎo)體芯片電導(dǎo)通；應(yīng)力緩和層，其設(shè)于頂料板的搭載半導(dǎo)體芯片的面的背面，緩和作用于半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力；以及密封體，其至少密封半導(dǎo)體芯片。
文檔編號H01L23/00GK101226903SQ20081000212
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月15日
發(fā)明者安永尚司, 糟谷泰正, 芳我基治 申請人:羅姆股份有限公司